Современная теория строения атома.

Она целиком и полностью основана на законах квантовой механики, основоположником которой явился М. Планк. Квантовая механика рассматривает движения в микромире. Микрочастицами называются частицы невидимые человеческим глазом даже в оптический микроскоп.

1. Любая микрочастица испускает и поглощает энергию квантами.

2. Микрочастица обладает корпускулярно-волновым дуализмом, т.е. им присущи и свойства частицы и свойства волны.

Уравнение, объединяющее корпускулярные и волновые свойства электронов было выведено де Бройлем , где - длина волны, - постоянная Планка, - масса микрочастицы, - скорость.

3. Принцип неопределенности. Предложен немецким ученым Гейзенбергом. Невозможно одновременно точно определить местоположение микрочастицы или ее координат и скорость движения микрочастицы или импульс; , где - неопределенность по местоположению, - неопределенность по импульсу.

Отсюда следует, что чем точнее определяется местоположение электронов, тем менее точна его скорость и наоборот. Из принципа неопределенности вытекает понятие электронного облака. Коль невозможно точно определить местоположение электрона, то говорят о вероятности нахождения электрона в пространстве около ядра атома. Отсюда электрон, вероятно, может находиться в любой точке пространства около ядра атома. Вероятность его местоположения около ядра равна нулю. И эта вероятность уменьшается на бесконечно далеком расстоянии от ядра атома. Таким образом, под электронным облаком понимают пространство около ядра атома, в котором вероятно нахождение электрона. А точнее электронное облако включает 90% вероятности. Вероятность пребывания электрона в разных точках электронного облака неодинакова. Там, где она больше, плотность электронного облака выше. Если посмотреть график зависимости плотности электронного облака от расстояния электрона от ядра, то он будет иметь максимумы, т.к. на определенном расстоянии от ядра пребывание электрона наиболее вероятно.

4. Шредингер использую волновые свойства электрона, принцип неопределенности сконструировал уравнение состояния электрона в атоме. Основной величиной в этом уравнении служит буква - она называется волновой функцией.

, где - вторая производная волновой функции по координатам .

, где - масса электрона, , - полная энергия электрона, - потенциальная энергия электрона.

Функция получила название орбиталь. Решая уравнение Шредингера, получают квантовые числа. Из этого уравнения вытекают три квантовых числа (изменение на 1).

Квантовые числа и их физический смысл.

Главное квантовое число n и принимает значения 1, 2, 3, … Оно характеризует главные характеристики электрона: размер электронного облака и энергию электрона (энергетический уровень). Электроны, имеющие одинаковое значение n – это электроны одного энергетического уровня. Второе квантовое число носит название орбитальное. Оно характеризует орбитальный момент количества движения электронов относительно ядра атома. А от орбитального момента количества движения зависит форма электронного облака ().

принимает все целочисленные значения от 0 до n-1

s= О

n=1 =0 p=

n=2 =0 =1

n=3 =0 =1 =2

d=

Электроны, имеющие одинаковое значение n и считаются электронами одного подуровня.

Третье магнитное число принимает все целочисленные значения от , 0 до - () и называется линейным, т.к. характерный магнитный момент движения электронов от которого зависит ориентация электронного облака в пространстве. Число значений магнитного квантового числа определяет число возможных ориентаций данного электронного облака или число электронных облаков на подуровне.

S =0 m=0

P =1 =1, 0, -1.

Электроны, имеющие одинаковое значение m, и считаются электронами одной орбитали.

Четвертое квантовое число – спиновое квантовое число. Оно вытекает из уравнения Шредингера, и было введено Дираком Уленбеком для характеристики собственного момента движения электрона. Обозначается оно и характеризует момент движения электрона относительно собственной внутренней оси. принимает значения от до. Спины электронов графически отображаются стрелками.